热塑性聚烯烃弹性体合金材料的搭配鬼才

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1什么是热塑性弹性体?

热塑性弹性体(TPE)也称为热塑性橡胶(TPR),是一种兼具橡胶和热塑性塑料特性的材料。

TPE在室温下与硫化橡胶性质相似,而在高温下又与热塑性树脂性质相同,能够塑化成型或者再成型,是继天然橡胶和合成橡胶之后的所谓第三代橡胶。

目前,热塑性弹性体(TPE)已经发展到十几个品种,常见的品种有苯乙烯类(TPS)、聚烯烃类(TPO)、聚氨酯类(TPU)、聚酯类(TPEE)、聚酰胺类(TPAE)等,已成为广泛替代传统橡胶和部分塑料的极具发展前景的新型材料。

2什么是聚烯烃类热塑性弹性体?

聚烯烃类热塑性弹性体(ThermoplasticPolyolefin),简称TPO,主要是指二元乙丙橡胶(EPM)、三元乙丙橡胶(EPDM)、丁腈橡胶(NBR)等橡胶与聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)共混,形成的不需硫化即可加工成型的一类热塑性弹性体。TPO经硫化后得到的弹性体称为TPV。

3TPO的分类

TPO产品主要包括采用茂金属催化剂合成的乙烯一辛烯共聚物(POE),动态硫化法制备的热塑性动态硫化胶(TPV)和乙烯一辛烯嵌段共聚物(OBC)这三种。

4什么是聚烯烃弹性体?

聚烯烃弹性体(Polyolefinelastomer),简称POE,是指采用茂金属催化剂的乙烯与高碳α-烯烃(1-丁烯、1-己烯、1-辛烯等)实现原位聚合的无规共聚物弹性体。

通常所说的POE主要是指辛烯质量分数大于20%的乙烯-辛烯共聚弹性体,这种弹性体具有一定的结晶度,相对分子量非常窄,密度较低。

5POE的结构

POE从本质上来说,就是在支化聚乙烯,聚乙烯链结晶区起到了物理交联点的作用,而α-烯烃的加入削弱了聚乙烯链结晶区,成为具有橡胶弹性的无定型区,使POE具有弹性体的性质。

典型的两种POE基本结构如图所示,A结构由乙烯和辛烯组成,辛烯有8个C,B结构由乙烯和丁烯组成,丁烯有4个C,这就是所谓的8C和4C之分。

6POE的性能

POE特殊的分子结构,使其同时具有优异的物理力学性能(高弹性、高伸长率、较好的冲击强度),良好的耐低温性和加工流变性。

POE主链的饱和结构性又使得其在耐热老化和抗紫外线性能方面优于传统弹性体,良好的活动性可改善填料的分散效果,同时也可改善制品的熔接痕强度。

7POE的生产

目前,世界上POE的生产技术主要有Dow化学公司和韩国LG化学开发的Insite溶液法聚合工艺以及ExxonMobil公司与三井化学开发的Exxpol高压聚合技术。

01Insite溶液法聚合工艺

Dow化学公司利用自身开发的限定几何构型茂金属催化剂(CGC)具有活性高,对聚合物结构可以精制控制,催化剂耐温性好等特点。

Dow化学公司结合自身的溶液聚合方法开发出合成POE的高温溶液聚合工艺,即Insite工艺,该工艺可以直接在乙丙橡胶溶液法装置上生产。

POE生产的基本工艺条件是:以限定几何构型茂金属催化剂为催化体系,采用溶液聚合法,聚合温度为80-℃,聚合压力为1.0-4.9MPa。典型的Engage产品中辛烯共聚单体质量分数在20%以上。

Insite技术可有效地控制在聚合物线性短链支化结构中引入长支链,从而改善聚合物的加工流变性能(门尼黏度变化范围从小于5到35),还可以使材料的透明度提高。通过对聚合物结构进行精确设计与控制,可以合成出一系列密度、门尼粘度、熔体流动速率、拉伸强度、硬度不同的POE产品。

02Exxpol高压聚合技术

年,ExxonMobil公司公布了自行开发的茂金属催化剂专利技术,并称之为Exxpol技术。

该技术可以合成链长均一、分子量分布窄、链间共聚用单体分布均匀的茂金属聚乙烯(mPE)。

年,Exxpol技术首先被应用于日本三井石化在美国路易斯安那州BatonRouge的1.5万吨/年聚合装置中,获得成功。

Exxpol高压聚合技术分为催化剂制备、聚合、分离和后处理,在Exxpol工艺设计中,庚烷-茂/铝氧烷悬浮体是超高压的,固相催化剂在高压反应器的不同位置引入,以确保催化剂浆料可在-MPa时加入反应器。为保证催化剂在高压状态更好地分散,ExxonMobil公司采用粒径0.3-1.0μm的未脱水硅胶作茂/铝氧烷的载体,用硅胶粒径控制催化剂粒子的大小。

8POE的加工成型

POE不需混炼和硫化,可采用通常热塑性塑料加工设备进行加工成型,成型加工温度和加工压力一般应略高一些,可在极高的加工速度下加工。

此外,POE还可以注射成型、挤出成型,也可用压延机加工成板材或薄膜,并可吹塑成型。POE利用热成型可制造形状复杂的制品,并可根据需要添加各种颜料制成不同的颜色。

有些生产厂家依制品的使用要求,提供如耐油型、阻燃型、电稳定型以及可静电涂料型等各种品级的特殊配合料。

有时为改善加工性能和某些制品的使用性能或降低成本时,也可以加入某些配合剂,如抗氧剂、软化剂和填充剂、着色剂等。边角料和废料可回收重复加工使用,但一般掺入比例不超过30%,这样对性能无影响。

9POE的应用

POE能够用于PP的增韧改性,PP/PE回料性能的改善,PA尼龙等的增韧及相容剂,EVA挤出软管改性及并用发泡,色母或填充母粒,生产热熔胶、电缆护套料、膜类等。

目前,POE在汽车零部件、电线电缆、家居用品、玩具、机械工具、娱乐和运动用品、鞋底、热熔胶、密封件等领域被广泛应用。POE的应用极大冲击了传统的橡胶、塑料材料,因此受到了学术界与工业界的广泛

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